Совершенствование методов эколого-экономической оценки процессов добычи и переработки железной руды корпораций арктической зоны России на основе математического моделирования

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-2-112-119

Читать на русскоя языкеC.В. Тишков1, А.Д. Волков1, К.А. Кулаков2, В.В. Щипцов3
1 Институт экономики Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Российская Федерация
2 Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Российская Федерация
3 Институт геологии Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Российская Федерация

Горная Промышленность №2 / 2022 стр. 112-119

Резюме: Железорудные производства традиционно выполняют важнейшую функцию в обеспечении мировой обрабатывающей промышленности сырьем и полуфабрикатами, играют важнейшую роль в социально-экономическом развитии регионов Севера России. Одним из ключевых вопросов эксплуатации месторождений остается текущий, накопленный и потенциальный экологический ущерб для территорий нахождения, связанный с накоплением отходов первичной обработки сырья, складируемых в хвостохранилищах. Развитие технологий извлечения сырья позволяет увеличить временной горизонт эксплуатации месторождений, но требует мер по увеличению емкости хвостохранилища, модернизации обслуживающих его гидротехнических сооружений. В статье на основе прогнозных данных о развитии сооружений хвостового хозяйства АО «Карельский окатыш» до 2043 г. построена модель расчета заполняемости отстойного пруда хвостохранилища в случае прорыва новой дамбы. В настоящий момент на предприятии в рамках развития сооружений хвостового хозяйства выполняется организация строительства хвостохранилища на месте намывного пляжа. Одной из основ принятия решений является оценка рисков, включающих в себя оценку аварийных ситуаций. Рассматриваются два сценария развития аварий на ГТС: потеря статической устойчивости дамбы, т.е. прорыв стенки дамбы в ходе нормальной эксплуатации (А1), и размыв тела дамбы в результате перелива воды через гребень, т.е. перелив воды через верх дамбы с последующим разрушением стенки (А2). Выполнены оценка вместимости нового и старого хвостохранилищ (отстойного пруда) и пропускной способности новых и старых гидротехнических сооружений и анализ возможности использования отстойного пруда и системы водосбросных сооружений в зависимости от степени постройки хвостохранилища. Сделан вывод о необходимых мерах по совершенствованию системы для локализации техногенных аварий по различным сценариям.

Ключевые слова: горнодобывающее предприятие, модель аварии, хвостохранилище, ресурсная база, АО «Карельский окатыш», размыв дамбы

Благодарности: Статья подготовлена в рамках государственного задания ФИЦ Карельский научный центр РАН «Комплексное исследование и разработка основ управления устойчивым развитием северного и приграничного поясов России в контексте глобальных вызовов».

Для цитирования: Тишков C.В., Волков А.Д., Кулаков К.А., Щипцов В.В. Совершенствование методов эколого-экономической оценки процессов добычи и переработки железной руды корпораций арктической зоны России на основе математического моделирования. Горная промышленность. 2022;(2):112–119. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-2-112-119


Информация о статье

Поступила в редакцию: 21.02.2022

Поступила после рецензирования: 15.03.2022

Принята к публикации: 16.03.2022


Информация об авторах

Тишков Сергей Вячеславович − кандидат экономических наук, ученый секретарь, Институт экономики Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Российская Федерация; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6061-4165, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Волков Александр Дмитриевич − младший научный сотрудник, Институт экономики Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Российская Федерация; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0451-8483, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Кулаков Кирилл Александрович − кандидат физикоматематических наук, старший преподаватель, Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Российская Федерация; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0305-419X, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Щипцов Владимир Владимирович − доктор геологоминералогических наук, ведущий научный сотрудник, Институт геологии Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Российская Федерация; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7005-3253, e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.


Список литературы

1. Tuck C.C. Iron ore. In: 2018 Minerals Yearbook. U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survey, 2021. 11 p. Available at: https://pubs.usgs.gov/myb/vol1/2018/myb1-2018-iron-ore.pdf

2. Carmo F.F.D., Kamino L.H.Y., Junior R.T., Campos I.C.D., Carmo F.F.D., Silvino G., Castro K.J.D.S.X.D., Mauro M.L., Rodrigues N.U.A., Miranda M.P.D.S., Pinto C.E.F. Fundão tailings dam failures: the environment tragedy of the largest technological disaster of Brazilian mining in global context. Perspectives in Ecology and Conservation. 2017;15(3):145–151. https://doi.org/10.1016/j.pecon.2017.06.002

3. Longhini C.M., Rodrigues S.K., Costa E.S., da Silva C.A., Cagnin R.C., Gripp M., Lehrback B.D., Mill G.N., de Oliveira E.M.C., Hermogenes C.D.C.M., Rodrigues D.G.F., David A.M., Gramlich K.C., Bisi Júnior R.D.C., Gomes A.A.P., da Silva Filho J.P., Almeida J.F., de Souza K.F., Luz Junior W.A.R., Poleze L.M.B., Barros R.R., Rigo D., Ghisolfi R.D., Neto R.R., Sá F. Environmental quality assessment in a marine coastal area impacted by mining tailing using a geochemical multi-index and physical approach. Science of The Total Environment. 2022;803:149883. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149883

4. Kossoff D., Dubbin W.E., Alfredsson M., Edwards S.J., Macklin M.G., Hudson-Edwards K.A. Mine tailings dams: Characteristics, failure, environmental impacts, and remediation. Applied Geochemistry. 2014;51:229–245. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.09.010

5. Owen J.R., Kemp D., Lèbre É., Svobodova K., Pérez Murillo G. Catastrophic tailings dam failures and disaster risk disclosure. International Journal of Disaster Risk Reduction. 2020;42:101361. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2019.101361

6. Rana N.M., Ghahramani N., Evans S.G., McDougall S., Small A., Take W.A. Catastrophic mass flows resulting from tailings impoundment failures. Engineering Geology. 2021;292:106262. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106262

7. Islam K., Murakami S. Global-scale impact analysis of mine tailings dam failures: 1915–2020. Global Environmental Change. 2021;70:102361. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2021.102361

8. Ковлеков И.И. Безопасность гидротехнических сооружений при эксплуатации месторождений на Севере. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(7):154–164. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_7_0_154

9. Elias S.A. Human impacts on Arctic ecosystems. In Goldstein M.I., DellaSala D.A. (Eds). Encyclopedia of the World's Biomes. Amsterdam: Elsevier; 2020. Р. 409–420. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.12032-9

10. Tolvanen A., Eilu P., Juutinen A., Kangas K., Kivinen M., Markovaara-Koivisto M., Naskali A., Salokannel V., Tuulentie S., Similä J. Mining in the Arctic environment – A review from ecological, socioeconomic and legal perspectives. Journal of Environmental Management. 2018;233:832–844. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.11.124

11. Громцев А.Н., Кузнецов О.Л., Шкиперова Г.Т. (ред.) Государственный доклад о состоянии окружающей среды Республики Карелия в 2019 г. Петрозаводск; 2020.

12. Опалев А.С., Хохуля М.С., Бирюков В.В. Энерго-ресурсосберегающая технология получения магнетит-гематитового концентрата из железистых кварцитов группы месторождений Заимандровского района. Вестник Кольского научного центра РАН. 2014;(2):67–73.

13. Опалев А.С., Хохуля М.С., Фомин А.В., Карпов И.В. Создание инновационных технологий производства высококачественного железорудного концентрата на предприятиях Северо-Запада России. Горный журнал. 2019;(6):56–61. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.06.07

14. Помельников И.И. Состояние и перспективы развития железорудной промышленности при устойчивом снижении мировых цен на железорудное сырье. Горный журнал. 2015;(7):78–88. https://doi.org/10.17580/gzh.2015.07.11

15. Соколов В.А. (ред.). Вскрышные породы Костомукшского железорудного месторождения и пути их использования в народном хозяйстве. Петрозаводск; 1983. 142 с.

16. Горьковец В.Я., Шаров Н.В. (ред.). Костомукшский рудный район (геология, глубинное строение и минерагения. Петрозаводск: КарНЦ РАН; 2015. 322 с.